Дослідники з Китайської академії наук розробили тандемний сонячний елемент, який поєднує верхню перовськітну комірку з нижньою на основі міді, індію, галію та селену (CIGS), і досягли рекордної ефективності перетворення енергії.

Ключовою інновацією стало застосування координаційної інженерії для підвищення стабільності широкозонного перовськітного матеріалу. Для тонкого налаштування локального координаційного середовища іонів свинцю у перовськітному шарі вчені використали органічну сірковмісну сполуку — біс(2‑піридилметил)сульфід (2PyS). Цей підхід дозволив обмежити утворення дефектів, пригнітити міграцію іонів галогенідів і зменшити фотоіндуковану сегрегацію фаз, що є головними проблемами довгострокової стабільності перовськітних поглиначів.

За словами авторів дослідження, першопричиною нестабільності є недокоординовані дефекти свинцю та вакансії галогенідів, які стають центрами рекомбінації і порушують кристалічне середовище, відкриваючи шляхи для міграції іонів. Традиційні методи пасивації після кристалізації лише частково вирішують цю проблему, оскільки не контролюють утворення дефектів під час росту плівки.

Окрема CIGS-комірка показала ефективність 19,65% при повному спектрі освітлення, а після встановлення під напівпрозорою перовськітною верхньою коміркою її ефективність знизилась до 7,5% через спектральну фільтрацію. Верхня перовськітна комірка досягла 22,21%, а в чотирьохтермінальній тандемній конфігурації інтегрований пристрій продемонстрував загальну ефективність 29,71%.

Особливу увагу привертає довгострокова стабільність: пристрої зберегли понад 91% початкової ефективності після 2000 годин безперервної роботи. За словами дослідників, це один із найвищих показників серед усіх відомих чотирьохтермінальних тандемних сонячних елементів перовськіт/CIGS. Вони також встановили, що 2PyS зв’язується з йодидом свинцю міцніше, ніж поширені розчинники диметилформамід і диметилсульфоксид, що дозволяє ефективніше регулювати кристалізаційний процес.

Результати роботи опубліковані у виданні IPOScience під назвою «Coordination-regulated defect suppression enables stable wide-bandgap perovskites for efficient perovskite/CIGS tandem solar cells», як повідомляє noworries.news.